[发明专利]原位合成具有二级孔洞结构的氧化镉纳米气敏元件

摘要

本发明公开了一种具有二级孔洞结构的氧化镉气敏元件，先将乙二醇独甲醚作溶剂，配置0.1M的醋酸锌和0.2M的乙醇胺的混合溶液，将载玻片浸入其中，退火处理；另配置浓度为0.025M的硝酸锌和0.025M的六次亚甲基四胺的混合溶液，浸入上述载玻片，保温得到氧化锌的纳米棒阵列，并将其作为生长氧化镉的种子层。再将CdS粉末置于真空管式炉，将上述长有氧化锌的基片置于CdS粉末下端30cm处，通入氮气和空气，升温至650℃，得到Cd的纳米片阵列，再于360～440℃保温30min，得到氧化镉的纳米结构；将载玻片裁剪成0.5cm×1cm矩形，涂覆电极，制得气敏器件。本发明在215℃的温度下对于100ppm的乙醚的灵敏度为138％，响应和恢复时间为15秒和27秒，且工艺简单、安全可控、成本低廉，适合大规模生产。

主权项

一种原位合成具有二级孔洞结构的氧化镉纳米气敏元件，具有如下步骤：(1)氧化锌纳米棒阵列种子层的合成①将乙二醇独甲醚作为溶剂，配置浓度为0.1M的醋酸锌和0.2M的乙醇胺的混合溶液；以载玻片作为基底浸入上述溶液中30s，再将载玻片基底置于烘箱中干燥处理；重复上述操作两次后，将上述载玻片基底在空气中于500℃退火处理1h，使得种子层与载玻片基底牢固接触；②将去离子水作为溶剂，配置浓度为0.025M的硝酸锌和0.025M的六次亚甲基四胺的混合溶液；取60‑80ml的上述混合溶液于反应釜中，并将上述载玻片基底放入盛有混合溶液的反应釜中，有种子层的一面朝下，混合溶液的高度恰好没过基片；③将反应釜放入烘箱中，在100℃的温度下保温9小时，然后取出上述载玻片基底，用去离子水小心地将载玻片基底上的白色沉淀物冲洗干净，得到氧化锌的纳米棒阵列。(2)氧化镉纳米结构的合成及气敏器件的制备①将0.05g的CdS粉末置于真空管式炉的中央，然后将上述长有氧化锌的纳米棒阵列的载玻片基底放置于距离CdS粉末30cm处；②将真空管式炉抽真空至100mTorr，再同时通入的氮气和空气，并将管内压力调节至9Torr,升温至650℃，保温30min，自然冷却至室温，得到Cd的纳米片阵列；③对上述得到的Cd的纳米片阵列的载玻片基底在空气中于360～440℃温度下保温30min，氧化得到氧化镉的纳米结构；④将生长有复合结构的载玻片基底裁剪成大小为0.5cm×1cm的矩形，并用银浆在两端涂覆两条电极，再于100℃下保温6小时，制得具有二级孔洞结构的氧化镉纳米气敏器件。